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完美实现超低时延 4k60 4:4:4 视频传输
2021-11-10

古代战场上,指挥大营是“运筹帷幄,决胜于千里之外”的关键。

在信息和网络技术极度发达的万物互联时代,指挥中心和控制室作为当今的“指挥大营”,出现在工作与生活中的各种垂直领域,如机场、车站、地铁、广电、政府、移动通信,以及智慧城市、体育赛事等等,在各行业系统中充当着运营中心或大脑的角色。而对于中小型指挥中心,KVM坐席管理系统是其应用最广泛的指挥控制系统解决方案

美乐威( Magewell )基于赛灵思Zynq® UltraScale+™ EV平台,打造了全新KVM坐席管理系统方案,能够提供前所未有的超低时延、高品质端到端音视频传输,成为千兆网环境部署的理想选择。

美乐威基于赛灵思自适应平台打造的优化 KVM 方案

 

项目简介

KVM Keyboard · Video · Mouse

KVM 是一种用户透过一组由键盘、主机和鼠标组成的单个控制台,访问和控制、甚至是远程控制多台电脑的技术。坐席管理系统基于KVM技术,能通过可视化数据的处理和共享,帮助指挥中心打破传统的各席位孤立状态,实现高效协作和准确决策。

 

目前,市面上的坐席管理系统解决方案主要有三类,其在视频质量、时延、带宽、功能和成本上都各有优劣势。

 

基于SDVoE的方案。可实现最高4k60 4:4:4高质量、零时延的视频信号传输,能提供较好的图像质量。但是,使用该类方案需要10Gbps万兆网络环境,部署和维护成本较高。

基于NDI®的方案。该方案现已拥有非常成熟的软硬件生态。松下、索尼等摄像机厂商,以及主流的vMix、OBS等制作软件,都已支持 NDI® 技术,非常适合现场制作工作流程。

基于ASIC 的编解码解决方案。通过基于H.264和H.265的深压缩,可大幅降低视频传输带宽,且对网络部署环境要求低,具有功能丰富且灵活的优势。缺点在于视频传输时延较高、视频质量较差,因此通常不被用来进行基带视频的输入设计。这也就意味着,使用此类方案几乎总是需要外接FPGA。

 

作为视频接口和IP工作流解决方案的创新者,美乐威希望打造一款全新坐席管理系统,可以在现有网络基础设施不变的同时,还能保障最低时延的端到端视频传输,并为用户提供差异化功能和价值。

 

事实上,坐席管理系统设计的另一个主流方案是基于 FPGA 架构的方案,其具备众多优势:

1 灵活支持接收从各种来源输入的基带视频;

2 集成式视频编解码器可支持高达1Gbps 的网络视频传输速率;

3 支持根据不同场景灵活对目标比特率进行重编程,实现视频质量与带宽平衡;

4 实现不逊色于其他解决方案的视频质量。

 

解决方案

在美乐威看来,用户网络环境千差万别,因而需要将传统 FPGA 方案和H.264/265 低带宽编解码优势融为一体。基于FPGA 技术的赛灵思 Zynq UltraScale+ MPSoC EV,不仅具有传统FPGA的可编程单元,还集成了H.264/AVC和 H.265/HEVC 等视频编解码等特性,恰能满足美乐威的需求。

 

美乐威坐席管理系统的硬件包含核心模块 + 底板两部分,通过 MXM 接口连接实现数据传输和通讯。Zynq MPSoC 位于核心模块,其集成了大量 16nm 可编程逻辑、Block RAM、DSP 等资源,单颗芯片即能满足美乐威坐席管理系统所需的性能及功能,使美乐威核心模块在尺寸上仅为 82mm × 56mm。此外,Zynq MPSoC基于标准( H.264 和 H.265 )的编解码器,支持新系统兼容任何网络系统。

美乐威坐席管理系统方案硬件架构

 

设计成效

借助Zynq MPSoC 平台灵活应变的自适应功能,美乐威全新坐席管理系统提供了卓越的特性与性能:

充分利用Zynq MPSoC PL可编程逻辑功能自研视频编解码技术( M264 ),实现了4K60 4:4:4 10bit超低时延编解码,并将编解码时延控制在 64 行扫描时间范围内;

借助 Zynq MPSoC 集成式视频编解码单元( VCU ),实现了高性能低时延的H.264/H.265双流编码流媒体传输;

采用时间戳的方式,对发送端和接收端设备之间的像素频率和垂直同步相位进行锁定,实现了不到一帧的端到端延迟;

根据网络条件设置的消抖缓存区长度( 10-100ms ),确保编解码器可以在网络拥塞时权衡传输时延和画面流畅度,从而呈现最佳画面效果;

提供功能丰富的 API ,如画面分割、拼接、叠加、音频双向传输,以及与其它AV设备/系统的互连等,支持客户进一步开发差异化定制方案

方案还可基于美乐威云管理软件,实现多台设备集中管理和维护,从而将成本做到最小化。

 

“内置视频编解码单元是 Zynq MPSoC EV 和普通FPGA芯片最大的区别。单颗 MPSoC 芯片就能满足我们所需要的所有功能,助力我们实现了出色的总成本和灵活适应不同网络环境的价值优势,让美乐威坐席管理系统在同行中脱颖而出。”

——美乐威 CTO 马飞

Xilinx Adapt – 中国站

11 月 23 日 13:30,“专业音视频与广播”专场将登录线上。美乐威高级系统工程师孙浩与赛灵思大中华区技术营销总监张宁将携手与大家在线分享Xilinx VCU 解决流媒体应用的技术挑战,并深度分享美乐威基于赛灵思自适应平台的坐席管理系统解决方案

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